khí thải của biodiesel trong sinh hoạt

Để tìm hiểu và góp phần chứng minh biodiesel là nguồn nhiên liệu thân thiện, đáp ứng được các yêu cầu về môi trường, nhóm chúng em chọn đề tài: “Khảo sát quá trình phát thải khí ô nhiễm khi sử dụng biodiesel làm nhiên liệu trong sinh hoạt” .

z z BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CNSH & KTMT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG ĐỀ TÀI KHẢO SÁT SỰ PHÁT THẢI KHÍ Ơ NHIỄM KHI SỬ DỤNG BIODIESEL LÀM NHIÊN LIỆU TRONG SINH HOẠT ` NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN TP.HCM, Ngày … Tháng … năm 2016 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN TP.HCM, Ngày … Tháng … năm 2016 Giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Tính cấp thiết đề tài .1 Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu .2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài .2 CHƯƠNG : TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu sơ lược dầu diesel 1.1.1 Thành phần hóa học diesel 1.1.2 Yêu cầu chất lượng nhiên liệu diesel 1.1.3 Khí thải _ nhược điểm lớn nhiên liệu diesel 1.1.4 Phương pháp nâng cao chất lượng nhiên liệu diesel .9 1.2 Tổng quan dầu biodiesel .9 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Tình hình sản xuất sử dụng biodiesel 10 1.2.3 Tính chất, ưu nhược điểm biodiesel 13 1.2.3.1.Tính chất biodiesel 13 1.2.3.2 Một số ưu điểm biodiesel 14 1.2.3.3 Nhược điểm Biodiesel 15 1.2.4 Quá trình tổng hợp biodiesel .16 1.2 So Sánh lượng khí phát thải diesel dầu mỏ biodiesel 20 1.3 Sơ lược dầu hỏa than đá dùng cho bếp tổ ong .21 1.3.1 Dầu hỏa .21 1.3.2 Than đá 21 CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .23 2.1 Vật liệu 23 2.1.1 Tổng quan bếp hóa khí 23 2.1.2 Tổng quan bếp dầu hỏa 24 2.2 Phương pháp nghiên cứu 25 2.2.1 Khảo sát phát thải khí nhiễm trộn lẫn Biodiesel dầu hỏa theo tỉ lệ khác 25 2.2.2 Xác định nồng độ khí O2, SO2, NO2, NO 27 2.2.3 Xác định nồng độ khí CO 28 2.2.4 Phương pháp xác định nồng độ khí CO2 29 2.2.5 Phương pháp đo độ nhớt 31 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Kết khảo sát khí nhiễm bếp hóa khí sử dụng biodiesel làm nhiên liệu đốt 35 3.2 Kết khảo sát khí nhiễm bếp dầu hỏa sử dụng biodiesel làm nhiên liệu đốt 44 3.3 So sánh nồng độ phát thải khí bếp hóa khí, bếp dầu hỏa sử dụng biodiesel làm nhiên liệu 53 3.4 Độ nhớt mẫu dùng trình khảo sát 59 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO 62 PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Tính chất vật lý diesel so với vài metyl este Bảng 1.2: Các tiêu đánh giá chất lượng nhiên liệu diesel theo ASTM Bảng 1.3: Tổng sản lượng diesel sinh học hàng năm số nước giới Bảng 1.4: So sánh tính chất nhiên liệu biodiesel với diesel Bảng 2.1: Tỷ lệ pha trộn Biodiesel dầu hỏa theo phần trăm Bảng 2.2: Tỷ lệ pha trộn Biodiesel dầu hỏa theo thể tích Bảng 3.1: Nồng độ khí SO2 (ppm) phễu đốt biodiesel bếp hóa khí Bảng 3.2: Nồng độ khí NO2 đốt biodiesel bếp hóa khí Bảng 3.3: Nồng độ khí NO đốt biodiesel bếp hóa khí Bảng 3.4: Nồng độ khí CO (ppm) đốt biodiesel bếp hóa khí Bảng 3.5: Nồng độ khí CO2 (ppm) đốt biodiesel bếp hóa khí Bảng 3.6: Nồng độ khí SO2 (ppm) đốt biodiesel bếp dầu hỏa Bảng 3.7: Nồng độ khí NO2 đốt biodiesel bếp dầu hỏa Bảng 3.8: Nồng độ khí NO (ppm) đốt biodiesel bếp dầu hỏa Bảng 3.9: Nồng độ khí CO (ppm) đốt biodiesel bếp dầu hỏa Bảng 3.10: Nồng độ khí CO2 (ppm) đốt biodiesel bếp dầu hỏa Bảng 3.11: Nhiệt độ dịng khí bếp hóa khí đốt biodiesel Bảng 3.12: Nhiệt độ dịng khí bếp dầu hỏa đốt biodiesel Bảng 3.13: Nồng độ khí nhiễm bếp tổ ong Bảng 3.14: Độ nhớt dầu theo tỷ lệ biodiesel dầu hỏa Bảng 3.15: Kết đo chi tiết nồng độ khí O2 bếp hóa khí Bảng 3.16: Kết đo chi tiết nồng độ khí O2 bếp dầu hỏa Bảng 3.17: Kết đo chi tiết nồng độ khí bếp tổ ong Bảng 3.18: Bảng tương quan nồng độ SO2 (ppm) bếp dầu hỏa theo lý thuyết thực tế khảo sát Bảng 3.19: Kết nồng độ CO2 (ppm) bếp dầu hỏa theo lý thuyết thực tế khảo sát Bảng 3.20: Bảng tính tỉ trọng dung dịch mẫu khảo sát Bảng 3.21: Bảng tính độ nhớt dung dịch mẫu khảo sát DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ phản ứng trao đổi este Hình 2.1: Bếp đun hóa khí Hình 2.2: Bếp dầu hỏa Hình 2.3: Mơ hình phễu thu khí Hình 2.4: Máy đo khí đa tiêu IC MX6 IBRID Hình 2.5: Máy đo khí CO Hình 2.6: Nhớt kế Ostwald Hình 2.7: Mơ hình bếp hóa khí thu mẫu trụ Hình 2.8: Mơ hình bếp hóa khí thu mẫu phễu Hình 2.9: Các mẫu dầu khảo sát sau đốt Hình 2.10: Máy thu mẫu khí Hình 3.1: Biểu đồ phát thải khí SO2 phễu đốt biodiesel bếp hóa khí Hình 3.2: Biểu đồ phát thải khí SO2 trụ đốt biodiesel bếp hóa khí Hình 3.3: Hiệu suất phát thải khí SO2 đốt biodiesel bếp hóa khí Hình 3.4: Biểu đồ phát thải khí NO2 phễu đốt biodiesel bếp hóa khí Hình 3.5: Biểu đồ phát thải khí NO2 trụ đốt biodiesel bếp hóa khí Hình 3.6: Hiệu suất phát thải khí NO2 đốt biodiesel bếp hóa khí Hình 3.7: Biểu đồ phát thải khí NO phễu đốt biodiesel bếp hóa khí Hình 3.8: Biểu đồ phát thải khí NO trụ đốt biodiesel bếp hóa khí Hình 3.9: Hiệu suất phát thải khí NO đốt biodiesel bếp hóa khí Hình 3.10: Biểu đồ phát thải khí CO phễu đốt biodiesel bếp hóa khí Hình 3.11: Biểu đồ phát thải khí CO trụ đốt biodiesel bếp hóa khí Hình 3.12: Hiệu suất phát thải khí CO đốt biodiesel bếp hóa khí Hình 3.13 : Biểu đồ phát thải khí CO2 phễu đốt biodiesel bếp hóa khí Hình 3.14: Hiệu suất phát thải khí CO2 đốt biodiesel bếp hóa khí Hình 3.15: Biểu đồ phát thải khí SO2 phễu đốt biodiesel bếp dầu hỏa Hình 3.16: Biểu đồ phát thải khí SO2 trụ đốt biodiesel bếp dầu hỏa Hình 3.17: Hiệu suất phát thải khí SO2 trụ đốt biodiesel bếp dầu hỏa Hình 3.18: Biểu đồ phát thải khí NO2 phễu đốt biodiesel bếp dầu hỏa Hình 3.19: Biểu đồ phát thải khí NO2 trụ đốt biodiesel bếp dầu hỏa Hình 3.20: Hiệu suất phát thải khí NO2 đốt biodiesel bếp dầu hỏa Hình 3.21: Nồng độ khí NO (ppm) phễu đốt biodiesel bếp dầu hỏa Hình 3.22: Nồng độ khí NO (ppm) trụ đốt biodiesel bếp dầu hỏa Hình 3.23: Hiệu suất phát thải khí NO đốt biodiesel bếp dầu hỏa Hình 3.24: Biểu đồ phát thải khí CO phễu đốt biodiesel bếp dầu hỏa Hình 3.25: Biểu đồ phát thải khí CO trụ đốt biodiesel bếp dầu hỏa Hình 3.26: Hiệu suất phát thải khí CO đốt biodiesel bếp dầu hỏa Hình 3.27: Biểu đồ phát thải khí CO2 đốt biodiesel bếp dầu hỏa Hình 3.28: Hiệu suất phát thải khí CO2 đốt biodiesel bếp dầu hỏa Hình 3.29 : Biểu đồ so sánh hiệu suất phát thải SO2 bếp dầu hỏa bếp hóa khí sử dụng biodiesel làm nhiên liệu Hình 3.30: Biểu đồ so sánh hiệu suất phát thải NO2 bếp dầu hỏa bếp hóa khí sử dụng biodiesel làm nhiên liệu Hình 3.31: Biểu đồ so sánh hiệu suất phát thải NO bếp dầu hỏa bếp hóa khí sử dụng biodiesel làm nhiên liệu Hình 3.32: Biểu đồ so sánh hiệu suất phát thải CO bếp dầu hỏa bếp hóa khí sử dụng biodiesel làm nhiên liệu Hình 3.33: Biểu đồ so sánh nồng độ CO2 bếp dầu hỏa bếp hóa khí sử dụng biodiesel làm nhiên liệu Hình 3.34:Biểu đồ thể nhiệt độ dịng khí bếp hóa khí sử dụng biodiesel làm nhiên liệu Hình 3.35:Biểu đồ thể nhiệt độ dịng khí bếp dầu hỏa sử dụng biodiesel làm nhiên liệu Hình 3.36: Biểu đồ so sánh hiệu suất tỏa nhiệt bếp dầu hỏa bếp hóa khí sử dụng biodiesel làm nhiên liệu Hình 3.37: Biểu đồ phát thải khí nhiễm bếp tổ ong Hình 3.38: Biểu đồ biểu thị độ nhớt trung bình biodiesel tỷ lệ pha trộn khác với dầu hỏa Hình 3.39: Đồ thị thể mối tương quan độ giảm nồng độ SO2 lý thuyết thực tế khảo sát bếp dầu hỏa thu mẫu phễu Hình 3.40: Đồ thị thể đường chuẩn nồng độ CO2 bếp dầu hỏa Hình 2.7: Mơ hình bếp hóa khí thu mẫu trụ Hình 2.8: Mơ hình bếp hóa khí thu mẫu phễu Hình 2.9: Các mẫu dầu khảo sát sau đốt Hình 2.10: Máy thu mẫu khí Hình 3.42: Đo khí O2, SO2, NO2, NO mơ hình trụ thu khí Hình 3.41: Đo khí O2, SO2, NO2, NO mơ hình phễu thu khí Hình 3.43: Đo thơng số khí CO Hình 3.46: Dung dịch phenolphtaline Hình 3.45: Dung acid oxalic Hình 3.44: Dung dịch barit Hình 3.47: Mẫu trắng Hình 3.49: Dung dịch barit sau thu mẫu CO2 Hình 3.48: Dung dịch barit trước thu mẫu CO2 Hình 3.50: Dung dịch mẫu thêm vài giọt thị phenolphtaline có màu hồng Hình 3.51: Dung dịch mẫu chuẩn độ acid oxalic đến màu hồng Hình 3.52: Dung dịch mẫu màu hồng Khảo sát q trình phát thải khí nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt 11) Production of biodiesel from waste fryer grease using mixed methanol/ethanol system Titipong Issariyakul, Mangesh G Kulkarni, Ajay K Dalai-2007 12) Researchers use CaO catalyst to produce biodiesel/monoglyceride blend; avoiding waste glycerol , 26/3/2014 13) Synthesis of Biodiesel via Acid Catalysis Edgar Lotero, Yijun Liu, Dora E Lopez- 2005 14) Titipong Issariyakul, Mangesh G Kulkarni, Ajay K Dalai, Narendra N Bakhshi, 2006, Production of biodiesel from waste fryer grease using mixed methanol/ethanol system 15) The 3-27 Conversion Test Tutorial by Maria "Mark" Alovert and Andrew 16) Fangrui Ma , Milford A Hanna, 1999, Biodiesel production 17) Feng Guo and Zhen Fang, Biodiesel Production with Solid Catalysts Tp.HCM, ngày……tháng … năm…… Ký tên 63 Khảo sát trình phát thải khí nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt PHỤ LỤC X Bảng 3.15: Kết O2 (%V) đo chi tiết nồng độ khí O2 M0 M10 M20 M30 M40 M50 TN1 18.2 17.9 18.4 17.2 17.7 20 TN2 18.2 19.5 18.2 17.5 18.6 20.3 TN1 20 18.9 18.2 19.2 18.7 19.2 TN2 20.1 18.9 18.7 18.8 18.5 19 bếp hóa khí XBếp hóa khí Phễu Trụ X O2 (%V) Bảng 3.16: Kết đo chi tiết nồng độ M0 M10 M20 M30 M40 M50 TN 18.5 19.8 19.7 19.7 19.8 20.2 TN 19 19.5 19.7 19.6 19.9 20.1 TN3 19.5 19.5 19.5 19.5 19.8 20.3 TN4 19.2 20 19.5 19.4 19.6 20 Trung bình 19.05 19.7 19.6 19.55 19.775 20.15 khí O2 bếp dầu hỏa XBếp dầu hỏa Phễu Trụ Bảng 3.17: Kết O2 (ppm) SO2 (ppm) NO2 NO (ppm) CO (ppm) (ppm) 64 Khảo sát q trình phát thải khí ô nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt đo chi tiết nồng độ khí bếp tổ ong XSố lần đo 16.6 44.6 11.5 26 112 16.4 64.4 14.1 21 125 15.7 97.3 10.7 49 114 19.4 20.9 3.6 15 12 19.1 21 4.3 15 22 18.6 40 7.3 28 16 Trung bình 17.633 48.033 8.583 25.667 66.833 Phương sai 1.583 29.115 4.201 12.644 55.225 Lập đường chuẩn nồng độ số khí Bảng 3.18: Bảng tương quan nồng độ SO2 (ppm) bếp dầu hỏa theo lý thuyết thực tế khảo sát XBếp dầu hỏa Phễu lần Phễu lần Nồng độ lý thuyết (ppm) % giảm nồng độ lý thuyết (%) Nồng độ thực tế (ppm) % giảm nồng độ thực tế (%) Nồng độ lý thuyết (ppm) SO2 M0 M10 M20 M30 M40 M50 9.2 8.28 7.36 6.44 5.52 4.6 10 20 30 40 50 9.2 6.2 3.9 3.9 1.8 0.9 32.61 57.61 57.61 80.43 90.22 7.7 6.93 6.16 5.39 4.62 3.85 65 Khảo sát q trình phát thải khí ô nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt % giảm nồng độ lý thuyết (%) Nồng độ thực tế (ppm) % giảm nồng độ thực tế (%) Trung bình % độ giảm thực tế (%) Trung bình nồng độ lý thuyết (ppm) Bếp dầu hỏa Tươn g quan phễu 10 20 30 40 50 7.7 6.2 2.7 3.2 0.8 19.48 64.94 58.44 87.01 89.61 0.00 26.04 61.27 58.03 83.72 89.91 8.45 7.61 6.76 5.92 5.07 4.23 SO2 M0 M10 M20 M30 M40 M50 Nồng độ lý thuyết (ppm) 8.45 7.605 6.76 5.915 5.07 4.225 % Độ giảm theo thực tế (%) 26.04 61.27 58.03 83.72 89.91 Object 85 Hình 3.39: Đồ thị thể mối tương quan độ giảm nồng độ SO2 lý thuyết thực tế khảo sát bếp dầu hỏa thu mẫu phễu Phương trình tương quan nồng độ SO2 lý thuyết thực tế khảo sát: y = ax + b  y = -20.942x + 185.88 ; R2 = 0.9232 66 Khảo sát q trình phát thải khí nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt Bảng 3.19: Kết nồng độ CO2 (ppm) bếp dầu hỏa theo lý thuyết thực tế khảo sát Mẫu Theo lý M0 6260 M10 5634 M20 M30 4382 M40 3756 M50 3130 thuyết 6260 5800 5008.7 5427.8 5266 5179 4802 Theo thực tế Object 87 Hình 3.40: Đồ thị thể đường chuẩn nồng độ CO2 bếp dầu hỏa Phương trình tương quan nồng độ CO2 lý thuyết thực tế khảo sát: y = ax + b  y = 0.4251x + 3459.8; R2 = 0.9488 Bảng 3.20: Bảng tính tỉ trọng dung dịch mẫu khảo sátX XMẫu Khối lượng bình Khối lượng bình Khối lượng Tỉ trọng d= M0 tỷ trọng (m) 21.428 tỷ trọng chứa dầu 40.951 bình tỷ trọng 46.318 (m1-m)/(m20.784 M10 21.622 41.267 46.482 0.790 M20 21.428 41.385 46.398 0.799 M30 21.428 41.566 46.468 0.804 M40 21.428 41.788 46.378 0.816 M50 21.428 41.991 46.518 0.820 Bio 21.428 43.094 46.538 0.863 67 Khảo sát q trình phát thải khí nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt Bảng 3.21: Số lần đo Thời gian chảy dd 20.98 Tỷ trọng tương đối K= n0/d0.t0 0.0672 Độ nhớt chất lỏng 1.1053 Độ nhớt trung bình M0 20.98 0.784 0.0661 1.0880 1.10 21.05 0.0663 1.0934 23.31 0.0672 1.2374 23.55 0.0661 1.2306 23.35 0.0663 1.2221 26.89 0.0672 1.4438 26.62 0.0661 1.4068 27 0.0663 1.4293 30.58 0.0672 1.6522 30.88 0.0661 1.6422 30.95 0.0663 1.6486 34.13 0.0672 1.8715 34.21 0.0661 1.8464 34.13 0.0663 1.8452 41.13 0.0672 2.2664 41.33 0.0661 2.2416 41.23 0.0663 2.2399 91.92 0.0672 5.3306 91.9 0.0661 5.2458 91.96 0.0663 5.2579 M10 M20 M30 M40 M50 Bio 0.79 0.799 0.804 0.816 0.82 0.863 1.23 1.43 1.65 1.85 2.25 5.28 68 Khảo sát q trình phát thải khí nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt 69 Khảo sát q trình phát thải khí nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt Hình ảnh mơ hình thu mẫu khí Hình Hình2.8: 2.7:Mơ Mơhình hình bếp bếphóa hóakhí khíthu thu mẫu mẫubằng phễu trụ M0 M10 M20 M30 M40 M50 Hình 2.9: Các mẫu dầu khảo sát sau đốt 70 Khảo sát trình phát thải khí nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt Hình 2.10: Máy thu mẫu khí Một số hình ảnh q trình thu mẫu khí 71 Khảo sát q trình phát thải khí nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt Hình 3.41: Đo khí O2, SO2, NO2, NO Hình 3.42: Đo khí O2, SO2, NO2, NO mơ hình trụ thu khí mơ hình phễu thu khí 72 Khảo sát q trình phát thải khí nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt Hình 3.43: Đo thơng số khí CO Một số hình ảnh q trình thu mẫu phân tích khí CO2 Hóa chất dùng để phân tích CO2: Hình 3.44: Dung dịch barit Hình 3.45: Dung acid oxalic Hình 3.46: Dung dịch phenolphtaline 73 Khảo sát trình phát thải khí nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt Hình 3.47: Mẫu trắng 74 Khảo sát q trình phát thải khí nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt Hình 3.49: Dung dịch barit sau thu mẫu CO2 Hình 3.48: Dung dịch barit trước thu mẫu CO2 75 Khảo sát q trình phát thải khí nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt Hình 3.50: Dung dịch mẫu thêm vài giọt thị phenolphtaline có màu hồng Hình 3.51: Dung dịch mẫu chuẩn độ acid oxalic đến màu hồng 76 Khảo sát q trình phát thải khí nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt Hình 3.52: Dung dịch mẫu màu hồng 77 ... lượng quan tâm nhiên liệu sinh học Trong số nhiên liệu sinh học, diesel sinh học (biodiesel) quan tâm Do xu hướng diesel hóa động cơ, giá diesel khoáng ngày tăng cao, nữa, biodiesel xem loại phụ... dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh hoạt Object 22 Hình 3.10: Biểu đồ phát thải khí CO phễu đốt biodiesel bếp hóa khí 38 Khảo sát q trình phát thải khí nhiễm sử dụng biodiesel làm nhiên liệu sinh. .. lượng diesel sinh học hàng năm số nước giới Bảng 1.4: So sánh tính chất nhiên liệu biodiesel với diesel Bảng 2.1: Tỷ lệ pha trộn Biodiesel dầu hỏa theo phần trăm Bảng 2.2: Tỷ lệ pha trộn Biodiesel